Солнечная электростанция в квартире (без аккумуляторов)

Здравствуйте друзья, вот прошло почти 4 года с момента последнего моего обзора на данном ресурсе. Многое поменялось в жизни, перемена места жительства, смена работы, дикая загруженность, вот и пришлось уйти со стези «писателей» и переквалифицироваться в «читателя», однако господин Коронавирус дал немного отдыха, и вот я решил взяться за старое, описать такое направление как солнечная энергетика. Мне эта тема близка, готов поделиться накопленными знаниями, надеюсь будет полезно.
Это первая часть, в которой я хочу рассказать как максимально дешево сделать своими руками освещение в квартире, работающее от дармовой солнечной энергии.

Немного теории:
Итак, вот из чего состоит среднестатистическая солнечная электростанция:

— Солнечная панель (панели);
— Контроллер заряда аккумуляторной батареи;
— Аккумуляторная батарея (батареи);
— Низковольтная нагрузка постоянного тока;
— Инвертор;
— Высоковольтная нагрузка переменного тока.

Если отказаться от высоковольтной нагрузки и инвертора, то можно существенно сэкономить, но придется что-то думать с лампами освещения, они в таком случае должны быть низковольтными. Т.е. нужно иметь 2 комплекта осветительных приборов (штатные на 220 вольт и низковольтные на 12 вольт).
Еще можно отказаться от аккумуляторной батареи и контроллера заряда. В сухом остатке получится солнечная панель, лампы и провода. Меньше никак. В этом случае лампы будут гореть только тогда, когда солнечная панель вырабатывает электричество, т.е. днем. И второй минус это яркость свечения ламп, которая будет зависеть от количества солнечной энергии, падающей на солнечную панель (угол падения лучей, наличие облачности).
Вот именно об этом варианте я и хочу рассказать.

От теории к практике:
Если мы говорим про солнечную электростанцию, то естественно сначала нужно подумать о месте установки солнечной панели, она должна быть установлена на южной стороне здания (южном склоне крыши). Желательно подальше от соседних строений, деревьев. Т.о. в городе не так просто найти подходящее место, но я когда производил поиск квартиры и об этом думал в том числе. Выбор пал на квартиру на 14 этаже с южной стеной и с шикарным видом на город и Черное море:


Квартиру покупал на этапе строительства в состоянии «голые стены», и те частично пришлось перенести, в итоге получилось следующее:

Слева — «как было», а справа — «как стало». Южная стена нижняя. В итоге получилась большая светлая кухня-гостинная (1), спальня (2), прихожая (3) и санузел (4). Помещения 2, 3 и 4 оказались без окон. Т.о. именно для них актуально освещение всегда, даже днем.
Сразу добавлю, что окна нужны не только для попадания дневного света, а также для свежего воздуха, поэтому пришлось еще заморачиваться и с вентиляцией, благо есть такие устройства как «бризеры», но это отдельная тема, которая никак не связана с солнечной электростанцией, поэтому опустим.
Итак, с помещениями определились, теперь пора прокладывать провода. Кабель от предполагаемого места установки солнечной панели до центральной распредкоробки моей солнечной электростанции был проложен параллельно трассе кондиционера:

Вот что получилось после завершения ремонта:


Солнечная панель:
Солнечная панель на 20Вт 12В у меня уже была, ранее я делал на нее подробный обзор со снятием различных характеристик в зависимости и от освещенности и от нагрузки. Повторять все тут не вижу смысла, единственное приведу один график зависимости выходной мощности и напряжения от потребляемого тока при идеальных условиях — летний солнечный день:Что можно почерпнуть из этой таблицы и графика? Во первых мощность, это реально 20Вт солнечная панель. Но самое главное прошу обратить внимание на максимальную величину генерируемого напряжения, которое составляет более 19 вольт. Это нужно учитывать при выборе ламп.
Солнечная панель была установлена на внешний блок кондиционера варварским способом — с помошью алюминиевых уголков и саморезов:Выходной кабель был подключен к внешнему концу проложенного ранее в стене.

Лампы освещения:
Ввиду того, что выходное напряжение солнечной панели может достигать 19 вольт, необходимо ответственно подойти к выбору ламп. Я решил использовать более-менее качественные лампы, насколько мне они показались таковыми, продающимися под торговой маркой магазина ИКЕА:Потолочные светильники у меня одинаковые, для всех ламп, выбранные лампы имеют похожие габариты, но разные цоколя, в связи с чем мне пришлось слегка видоизменить конструкцию светильников заменив ответные части.
Почему же выбор пал именно на эти лампы? Я предварительно проделал небольшую «домашнюю» работу и оказалось, что 12 вольтовая лампа из ИКЕА имеет в своем составе достаточно качественный стабилизатор. Лампа начинает светиться от 5 вольт, а от 8 и выше уже выходит на максимальный яркостный режим и яркость не меняется при повышении напряжения вплоть до 20 вольт:
Напряжение можно увидеть на вольтметре блока питания.

Результат:
Результат покажу на примере санузла, т.к. это самое темное помещение. Первое фото сделано при одном точечном светильнике питающемся от солнечной панели, второе фото при включенных дополнительных штатных светильниках:
Резюмируя могу сказать, что днем в санузле вполне светло и необходимости включать дополнительное освещение нет. Но повторю, это только днем и при ясной погоде. Как только солнце заходит за тучки, становится не так весело.

Видеоверсия:


Выводы:
Очевидные минусы:
— бесплатный свет есть только днем при ясной погоде;
— яркость бесплатного света зависит от многих факторов (облачность, время года, время суток).

Очевидные плюсы:
+ бесплатное освещение в помещениях без окон (таких у меня 3);
+ стоимость (1000 рублей солнечная панель + по 200 рублей лампы + кабель);
+ радость (есть независимый источник электричества);
+ гордость (сделал сам, поделился с другом);
+ долговечность (работает уже более 2 лет без какого-либо технического обслуживания)

Планы:
— установить аккумуляторную батарею;
— установить датчики движения.

На самом деле я уже давно оборудовал свою электростанцию аккумуляторной батареей и датчиками движения. Обошелся без контроллера заряда. Готов продолжить свой рассказ при наличии интереса у читателей (если увижу заинтересованность в комментариях).



Желаю всем добра! Да прибудет с нами Сила Солнечной Энергии!

P.S. Очень рад большому количеству комментариев, отдельное спасибо критикам, ибо критика — это двигатель прогресса, по крайней мере для меня :)
И да, продолжению быть!